三流中间包钢液流场数值模拟与结构优化

发布时间：2020-10-13 21:44

　　 在钢铁的生产流程中,中间包过程是重要的生产环节之一。作为一个上承钢包下接结晶器的过渡容器,不仅发挥储存和分流作用,还对提高钢液的纯净度具有重要意义。在中间包内安装合理的控流装置,可以有效控制钢液流动,有利于均匀钢液,延长钢液停留时间,减少卷渣和促进夹杂物碰撞上浮,从而改善连铸坯的质量。课题以某钢厂三流中间包为研究对象,利用流体力学软件Fluent对安装有不同结构控流装置的中间包内钢液流场进行数值模拟,并对中间包结构进行了优化。首先,根据数值模拟结果评价了现有a、b、c三种结构导流隔墙的控流效果,结果表明:三种导流隔墙结构中,c结构导流隔墙最优。但其仍然存在液面波动较大,中间包利用率不高等缺点。其次,通过对过钢孔参数进行调整,分析了导流隔墙过钢孔参数对中间包钢液流动的影响,确定了导流隔墙过钢孔参数优化方案。结果表明:在20种设计方案中,17号导流隔墙为最优结构,优化后中间包死区体积分数降低了10.52%,活塞区体积分数提高了4.18%,浇注区液面流动得到有效控制,温度场得到改善。最后,通过在中间包内添加湍流抑制器,实现了对中间包内钢液流场的进一步优化。结果表明:方形带顶沿的抑制器控流效果最好,在维持较好的死区、活塞区体积分数的同时,实现了对注流区液面流动的有效控制,也使温度场质量得到提高,并大幅度降低了钢液对中间包注流区壁面的冲蚀作用。
【学位单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TF341
【部分图文】：

温钢水直接浇注成坯的工艺称为连续铸钢，简称连铸[1]。连铸工艺简图如图1-1所示。图 1-1 连铸工艺流程(1 钢包 2 中间包 3 结晶器及振动装置 4 二冷区支导装置 5 拉矫机 6 切割装置 7 辊道 8 坯料)1.1.2 连铸技术发展历史钢的连铸最初由 20 世纪 40 年代开始试验，1943 年荣汉斯在德国建成第一台浇注钢水的实验性连铸机，当时就已经提出了水冷结晶器、浸入式水口、结晶器液面覆盖剂等技术，这些技术为现代连铸技术的发展奠定了基础。此后英国、美国、日本等国相继开始连铸机试验。50 年代，连铸钢进入工业应用阶段，连铸技术作为钢铁工业革命的标志成为钢厂生产的核心环节。1975-1995 年是世界连铸技术的快速发展的时期，至 20 世纪末，各钢铁工业强国连铸钢产量几近饱和，连铸比达 95%以上。我国连铸技术发展较早，起源于上世纪 50 年代

1)速度场与压力场的假定没有联系，各自独立运行。假定压力场的修正场的质量守恒条件得到，中间速度通过求解当前压力得到，若求解速守恒条件，则对压力添加一个修正量进行修正，速度场也随之得到修正2)在对速度进行修正时，不考虑不同位置速度修正量之间的影响。imple 算法求解步骤：先假定速度场和压力场分布，并据此计算动量离散方程的系数和常数对压力及速度值进行修正，并利用修正后的速度场求解与速度场耦合的用改进后的速度场对动量离散方程重新求解。循环上述过程，直至求解中间包结构及模拟计算参数厂现使用的中间包为三流 T 型中间包，结构如图 2-1 所示。中间包被成两个区域：注流区与浇注区。导流隔墙上开有两个圆形过钢孔，两对称面对称(导流隔墙具体结构参数见第 3 章图 3-1，表 3-1)。钢液由注中间包，经导流隔墙过钢孔导流后进入浇注区，由浇注区三个水口出流

燕山大学工学硕士学位论文第 3 章 中间包三种导流隔墙结构评价3.1 三种导流隔墙结构某钢厂所使用中间包控流装置为导流隔墙，通过隔墙上的两个过钢孔控制钢液流动，为方便描述中间包导流隔墙结构，定义决定中间包导流隔墙过钢孔结构的 4个参数如图 3-1 所示。现某钢厂使用的中间包导流隔墙有三种结构，如表 3-1 所示。
【参考文献】

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本文编号：2839735